【步步高】2021届高考生物一轮总复习 第3单元第3讲 从杂交育种到基因工程课时检测（含解析）新人教版必修2.doc

第3讲　从杂交育种到基因工程

1．科学家将豌豆染色体片段导入玉米细胞，培育出具有豌豆优良性状而染色体数目不变的玉米新品种。下列有关叙述正确的是
(　　)
A．新品种玉米的培育原理是染色体结构变异
B．新品种玉米表现出的豌豆性状一定是单基因控制的性状
C．新品种玉米自交后代仍然都具有豌豆的优良性状
D．新品种玉米能表现出玉米和豌豆的所有性状
解析　由题意知新品种玉米的某染色体上加入了豌豆的染色体片段，发生了染色体结构的变异；导入的染色体片段上有多个基因，所以新品种玉米表现出的豌豆性状也可能是多基因控制的性状，且该玉米自交后代可能会发生性状分离，不一定都具有豌豆的优良性状，该玉米不能表现出玉米和豌豆的所有性状。
答案　A
2．各种育种方法或技术都有其优劣之处，下列相关叙述不正确的是 (　　)
A．传统的育种方法周期长，可选择的范围有限
B．通过人工诱变，人们有目的地选育新品种，能避免育种的盲目性
C．杂交育种难以克服远缘杂交不亲和的障碍，过程繁杂缓慢，效率低
D．基因工程可以实现基因在不同物种之间的转移，人们可以定向选育新品种
解析　杂交育种的缺点：育种周期长，可选择的范围有限；诱变育种的原理是基因突变，突变是不定向的，避免不了盲目性；杂交育种必须选择同种生物进行杂交，不能克服远缘杂交不亲和的障碍。基因工程可在不同物种之间进行基因转移，定向地改造生物的某些性状。
答案　B
3．在实验田中偶然出现了一株抗旱、抗盐的玉米，设想利用该植株培育能稳定遗传的抗旱、抗盐水稻品种，用到的育种方法和技术应有 (　　)
①诱变育种　②单倍体育种　③转基因技术　④组织培养技术
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析　题干中强调玉米植株中出现了抗性基因，要使水稻植株中含有该抗性基因，必须利用转基因技术，将抗性基因转入后进行组织培养获得的植株为杂合子，需要对其进行单倍体育种才能获得稳定遗传的抗性水稻品种。
答案　B
4．通过下列育种方法产生的后代，其染色体数一定发生变化的是
(　　)
A．单倍体育种 B．植物体细胞杂交育种
C．杂交育种 D．转基因育种
解析　单倍体育种过程中用秋水仙素处理幼苗，后代的染色体数没有发生变化；植物体细胞杂交产生的后代的染色体数是两种植物体细胞的染色体数之和。
答案　B
5．如图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是
(　　)

A．DNA连接酶、限制性核酸内切酶、解旋酶
B．限制性核酸内切酶、解旋酶、DNA连接酶
C．解旋酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶
D．限制性核酸内切酶、DNA连接酶、解旋酶
答案　C
6．下列关于限制酶和DNA连接酶的理解，正确的是 (　　)
A．其化学本质都是蛋白质
B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键
C．它们不能被反复使用
D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶
解析　限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质；DNA连接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个碱基间的磷酸二酯键；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用；DNA聚合酶是在细胞内DNA分子复制时发挥作用的，不能替代DNA连接酶。
答案　A
7．如图表示某种农作物品种①和②培育出⑥的几种方法，有关说法错误的是
(　　)

A．培育品种⑥的最简捷途径是Ⅰ→V
B．通过Ⅱ→Ⅳ过程最不容易到达目的
C．通过Ⅲ→Ⅵ过程的原理是染色体变异
D．过程Ⅵ常用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
解析　通过杂交育种获得符合要求的新品种是最简便的方法，A正确；由①―→④属于基因突变，由于突变率很低，故通过Ⅱ―→Ⅳ过程不易达到目的，B正确；Ⅲ―→Ⅵ过程是单倍体育种过程，其原理是染色体变异，C正确；过程Ⅵ是通过花粉的离体培养获得单倍体，不存在种子，D错误。
答案　D
8．无子西瓜的培育过程如下列简图所示：

根据上述图解，结合你所学过的生物学知识，下列叙述中正确的是 (　　)
A．①过程只能用秋水仙素处理，它的作用主要是抑制细胞有丝分裂前期纺锤体的形成
B．由三倍体种子发育成无子西瓜，与中心体有密切的关系
C．四倍体西瓜与二倍体西瓜不存在生殖隔离，它们属于同一物种
D．四倍体植株所结的西瓜，果皮细胞内含有4个染色体组
解析　除秋水仙素外，还可低温诱导染色体加倍；西瓜属于高等植物，无中心体；四倍体和二倍体杂交不能产生可育后代，存在生殖隔离；果皮、种皮的染色体组成和植株相同。
答案　D
9．现有甲、乙两种植株（均为二倍体纯种），其中甲种植株的光合作用能力高于乙种植株，但乙种植株很适宜在盐碱地种植。要利用甲、乙两种植株各自的优势，培育出高产、耐盐的植株，有多种生物技术手段可以利用。下列所采用的技术手段中不可行的是 （　　）
A．利用植物细胞融合技术，可获得满足要求的四倍体杂种目的植株
B．将乙种植株耐盐基因导入甲种植株的受精卵中，可培育出目的植株
C．两种植株杂交后，得到的F1取其花粉，进行花药离体培养获得目的植株
D．诱导两种植株的花粉融合并培育成幼苗，幼苗用秋水仙素处理，可培育出目的植株
解析　甲、乙为不同物种，不同物种间存在生殖隔离，不能杂交或杂交产生的后代不育，所以C项不可行。A、D两项均利用了植物体细胞杂交技术。体细胞杂交技术可以克服植物体远源杂交不亲和障碍，因此是可行的。B项是利用的基因工程技术，基因工程技术就是人为地让目的基因在宿主细胞中表达，因此也是可行的。
答案　C
10．下列品种的培育与育种原理相符的是 （　　）
A．无子西瓜的培育——染色体数目变异
B．高产青霉菌株的培育——基因重组
C．用花粉（Ab）培养成幼苗，再用秋水仙素处理获得纯种植株（AAbb）——基因突变
D．培育能产生人胰岛素的大肠杆菌——染色体结构变异
解析　A项的育种方式属于多倍体育种，原理是染色体数目变异。B项的育种方式属于诱变育种，原理是基因突变。C项的育种方式是单倍体育种，原理是染色体数目变异。D项的育种方式是基因工程育种，原理是基因重组。
答案　A
11．通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，下图表示这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答下面的问题。

(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是________________，人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中需要的酶是________。
(2)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。

－G↓GATC C—―→
(3)人体蛋白质基因之所以能连接到羊的染色体DNA中，原因是_____________，人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的工具是________。
(4)此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指________________。
(5)你认为此类羊产的奶安全可靠吗？理由是什么？
_______________________________。
解析　本题的第(1)问比较简单，难点是第(2)问，首先要按照碱基互补配对原则，由已知的一条链完成质粒双链上的碱基序列，再根据切点写出切割后形成的黏性末端。(3)要求回答基因能够拼接的原因，不同生物的DNA化学组成和空间结构相同，即都具有相同的物质基础和结构基础。目的基因导入受体细胞需要先与运载体结合，最常用的运载体是质粒，也可以用动物病毒。(4)基因的表达是指基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状，即通过转录和翻译过程合成相应的蛋白质。(5)为开放性的问题，但要注意回答的理由要与观点相对应。
答案　(1)限制性核酸内切酶　DNA连接酶
(2)
(3)具有相同的物质基础和结构基础(有互补的碱基序列)　细菌质粒或动物病毒　(4)人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质　(5)安全。因目的基因导入受体细胞后，控制合成的人奶蛋白质成分没有改变(或不安全，因目的基因导入受体细胞后，可能由于羊细胞中某些成分的影响，合成的蛋白质成分可能发生一定的改变)
12．叶锈病对小麦危害很大，伞花山羊草的染色体上携带抗体基因能抗叶锈病。伞花山羊草不能和普通小麦进行杂交，只能与其亲缘关系相近的二粒小麦杂交。这三种植物的染色体组成如下表所示：
植物种类
伞花山羊草
二粒小麦
普通小麦
染色体组成
2x＝14，CC
4x＝28，AABB
6x＝42，AABBDD
注：x表示染色体组，每个字母表示一个(含有7条染色体的)染色体组
为了将伞花山羊草携带的抗叶锈病基因转入小麦，研究人员做了如图所示的操作。

(1)杂种P由于_________________________________________________，
不能正常产生生殖细胞，因而高度不育。用秋水仙素处理，使________，形成异源多倍体。
(2)杂种Q的染色体组成可表示为____________，在其减数分裂过程中有________个染色体组的染色体因无法配对而随机地趋向某一极，这样形成的配子中，有的配子除了含有ABD组全部染色体以外，还可能含有________。当这样的配子与普通小麦的配子融合后，能够产生多种类型的后代，选择其中具有抗性的后代——杂种R，必然含有携带抗叶锈病基因的染色体。
(3)研究人员采用射线照射杂种R的花粉，目的使携带抗叶锈病基因的染色体片段能________到小麦的染色体上。经照射诱变的花粉再授粉到经过________处理的普通小麦花上，选择抗叶锈病的子代普通小麦，经________可获得稳定遗传的抗叶锈病普通小麦。
Ⅱ.小麦品种是纯合子，生产上用种子繁殖，现要选育矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种；马铃薯品种是杂合子(有一对基因杂合即可称为杂合子)，生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉(Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。(写出包括亲本在内的前三代即可)
解析　Ⅰ.(1)伞花山羊草和二粒小麦杂交，子代P染色体组成为ABC，因无同源染色体而不能产生可育配子。用秋水仙素处理可使其染色体加倍(六个染色体组)而形成多倍体。(2)异源多倍体与普通小麦配子的染色体组分别为：ABC和ABD，故杂种Q染色体组成为AABBCD，在其减数分裂过程中，因C、D两个染色体组不能正常联会配对而随机移向细胞的某极。(3)因杂交得到的抗锈病普通小麦只携带一个抗病基因，故需要通过多代自交获得纯合子。
Ⅱ.(1)小麦杂交：将基因型为AABB的个体与基因型为aabb的个体作为亲本杂交，得F1(基因型为AaBb的小麦)，再让F1自交，在F2中选矮秆抗病(aaB_)植株再自交(因为其中包含了aaBB、aaBb两种基因型)，淘汰杂合子，得到基因型为aaBB的纯合子。(2)马铃薯杂交：由于现有的杂合品种有四种，即基因型分别为YYRr、YyRR、yyRr、Yyrr的个体，我们只能选择其中的yyRr和Yyrr个体作为亲本杂交，得到的后代中有四种表现型：黄肉抗病(YyRr)、黄肉不抗病(Yyrr)、白肉抗病(yyRr)、白肉不抗病(yyrr)，可以根据其表现型黄肉抗病确定其基因型为YyRr，再利用块茎来繁殖下一代即得到所要求的品种。如果选择其他基因型的个体杂交，如选YYRr×YyRR或YyRR×yyRr，杂交后代中表现为黄肉抗病的个体不止一种基因型，难以确定哪一种符合要求。
答案　Ⅰ.(1)减数分裂时没有同源染色体，不能联会　染色体加倍
(2)6x＝42，AABBCD　2　(几条)C组染色体
(3)易位(或移接)　去雄(及套袋)　多代自交(或连续自交)
Ⅱ.如图所示。

13．已知水稻的高秆(A)对矮秆(a)为显性，抗病(B)对感病(b)为显性，有芒(D)对无芒(d)为显性，三对相对性状独立遗传。请回答下列问题。
(1)现有三个纯系水稻品种：①矮秆感病有芒，②高秆感病有芒，③高秆抗病无芒。要在最短时间内获得矮秆抗病无芒纯系新品种，请写出育种过程。
第一步：____________________________________。
第二步：_____________________________。
第三步：___________________________。

(2)为获得矮秆无芒的新品种，科研人员设计了育种方案，如图所示。根据预期，F1植株所结种子分株保存、播种后长出的植株应既有高秆，又有矮秆。但研究人员发现有一株植株所结的种子播种后长出的植株全部表现为矮秆，并据此推断F1中有纯合矮秆植株。通过分析认为，F1中纯合矮秆植株出现的原因可能有两种：一是母本去雄不彻底，母本自交；二是父本在减数分裂形成花粉时，一个高秆基因发生了基因突变。要确定是哪一种原因，可以通过分析F2矮秆植株上所结种子的表现情况来进行判断。
P纯合矮秆有芒(♀)×纯合高秆无芒()

F1植株

F1植株上所结的种子分株保存
播种
观察F1各植株所结种子长出的植株性状
①如果所结种子的表现型为________，则原因是母本去雄不彻底，发生了自交。
②如果所结种子的表现型为________，则原因是父本在减数分裂形成花粉时，一个高秆基因发生了基因突变。
解析　(1)根据育种要求，需通过杂交将矮秆、抗病、无芒基因集中在同一生物体中，因此选择①和③杂交，F1的基因型为AaBbDd，然后通过单倍体育种方法获得纯合矮秆抗病无芒纯合子。(2)采用逆推法，母本的基因型为aaDD，父本的基因型为AAdd，二者杂交形成F1，①若母本去雄不彻底，母本发生自交，则F1中还有基因型为aaDD的个体，该植株自交后代全为矮秆有芒，因此，若F2矮秆植株上所结种子全为有芒，则可推测是母本去雄不彻底；②若父本减数分裂形成花粉时发生基因突变，则父本的基因型为Aadd，和母本杂交，F1的基因型为aaDd和AaDd，F1自交，后代中既有有芒，也有无芒。
答案　(1)第一步：选择①和③杂交得到F1
第二步：取F1的花药进行离体培养，获得单倍体幼苗
第三步：用秋水仙素处理单倍体幼苗，然后选育矮秆抗病无芒的纯系新品种
(2)①全为有芒　②有芒和无芒
14．家蚕是二倍体生物，含56条染色体，ZZ为雄性，ZW为雌性。幼蚕体色中的有斑纹和无斑纹性状分别由Ⅱ号染色体上的A和a基因控制。雄蚕由于吐丝多，丝的质量好，更受蚕农青睐，但在幼蚕阶段，雌雄不易区分。于是，科学家采用如图所示的方法培育出了“限性斑纹雌蚕”来解决这个问题。请回答下面的问题。

(1)家蚕的一个染色体组含有________条染色体。
(2)图中变异家蚕的“变异类型”属于染色体变异中的________。由变异家蚕培育出限性斑纹雌蚕所采用的育种方法是________。图中的限性斑纹雌蚕的基因型为________。
(3)在生产中，可利用限性斑纹雌蚕和无斑纹雄蚕培育出可根据体色辨别幼蚕性别的后代。请用遗传图解和适当的文字，描述选育雄蚕的过程。
解析　(1)二倍体家蚕体细胞中有56条染色体，其生殖细胞中有28条染色体，则其一个染色体组含有28条染色体。(2)由图示可知，家蚕的变异属于染色体结构变异中的易位。由变异家蚕培育出限性斑纹雌蚕利用的是杂交育种。图中的限性斑纹雌蚕的基因型是aaZWA。(3)可以用限性斑纹雌蚕和无斑纹雄蚕杂交，其后代中无斑纹的都是雄蚕，有斑纹的都是雌蚕。
答案　(1)28　(2)染色体结构变异　杂交育种　aaZWA
(3)如图

文字说明：后代中有斑纹的均为雌蚕，应淘汰；无斑纹的为雄蚕，应保留。